KR101558232B1 - 레이저 영상기기용 화이트밸런스 조정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

레이저 영상기기용 화이트밸런스 조정 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 레이저 영상기기는, 레이저 광원에서 출사되는 광을 분리하는 색분리 광학계, 분리된 광들의 세기들을 각각 측정하는 수광소자들 및 수광소자들에서 측정된 세기들을 기초로 레이저 광원을 제어하여 화이트밸런스를 조정함에 있어, 화이트밸런스 조정에 필요한 광학계들을 최소화시키면서도 광 효율은 극대화할 수 있게 된다.

Description

레이저 영상기기용 화이트밸런스 조정 장치 및 방법{Auto White Balance Control Apparatus and Method}

본 발명은 화이트밸런스 조정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 영상기기용 광원에 대한 화이트밸런스 조정 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래의 Lamp 광원을 이용한 영상기기는 도 1에 도시된 바와 같이 광원 파트와 광학 파트로 구분할 수 있다. 광원 파트는 Lamp 광원, Beam splitter 등으로 구성되며, 광학 파트는 Microdisplay, Beam combiner, Projection lens 등으로 구성된다.

광원 파트에서는 Lamp 광원을 Beam splitter를 이용하여 R/G/B 광원으로 분리시킨 후 광학 파트에 전달한다. 또한, 광 분리 후 R/G/B 광원 별로 광학계를 이용하여 Detector에 소량의 광만 검출하여 화이트밸런스를 조절하는데 사용한다. 광학 파트에서 R/G/B 광원의 파장 및 편광에 맞는 mirror 및 splitter를 이용하여 Microdisplay인 DLP(Digital Light Processing), Lcos(Liquid crystal on silicon)에 반사 및 투과를 시켜 픽셀별 광 세기를 조절을 통해 화상을 만들어 낸 후 Projection lens를 통하여 전면에 투사하여 설치된 스크린에 확대된 화상을 맺히도록 하여 영상을 표현한다.

Lamp 광원을 이용한 영상기기는 최근 고화질, 대면적화로 인하여 Microdisplay의 픽셀 당 광 세기 증가로 인한 효율성 및 3D 영상을 위한 컬러 필터 및 편광자 등 복잡한 광학계 구성 등의 한계성들을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 광학계들을 최소화시키면서 광 효율을 극대화한 레이저 광원을 이용하는 영상기기용 화이트밸런스 조정 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 레이저 영상기기는, 레이저 광원; 상기 레이저 광원에서 출사되는 광을 분리하는 색분리 광학계; 상기 색분리 광학계에서 분리된 광들의 세기들을 각각 측정하는 수광소자들; 및 상기 수광소자들에서 측정된 세기들을 기초로 상기 레이저 광원을 제어하여, 화이트밸런스를 조정하는 분석 장치;를 포함한다.

그리고, 상기 색분리 광학계는, 상기 레이저 광원에서 출사되는 광의 일부를 반사하는 빔 스플리터; 및 상기 빔 스플리터에서 반사된 광을 다수의 색광들로 분리하는 프리즘;을 포함하고, 상기 수광소자들은, 상기 프리즘에서 분리된 색광들의 세기들을 각각 측정할 수 있다.

또한, 상기 색분리 광학계는, 상기 레이저 광원에서 출사되는 광의 일부를 반사하는 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터에서 반사된 광 중 제1 색광을 반사하고, 나머지는 투과시키는 제1 필터; 및 상기 제1 필터에서 투과된 광 중 제2 색광을 반사하고, 제3 색광은 투과시키는 제2 필터;를 포함하고, 상기 수광소자들은, 상기 제1 필터에서 반사된 제1 색광, 상기 제2 필터에서 반사된 제2 색광 및 상기 제2 필터에서 투과된 제3 색광의 세기들을 각각 측정할 수 있다.

그리고, 상기 색분리 광학계는, 상기 레이저 광원에서 출사되는 광의 일부를 다수의 색광들로 분리하여 반사할 수 있다.

또한, 상기 레이저 광원에서 출사되는 광의 일부를 반사하는 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터에서 반사된 광에서 제1 색광을 투과하는 제1 필터; 상기 빔 스플리터에서 반사된 광에서 제2 색광을 투과하는 제2 필터; 및 상기 빔 스플리터에서 반사된 광에서 제3 색광을 투과하는 제3 필터;를 포함하고, 상기 수광소자들은, 상기 제1 필터에서 투과된 상기 제1 색광, 상기 제2 필터에서 투과된 상기 제2 색광 및 상기 제3 필터에서 투과된 상기 제3 색광의 세기들을 각각 측정할 수 있다.

그리고, 상기 제1 필터, 상기 제2 필터 및 상기 제3 필터는, 상기 수광소자들의 입사면에 코팅되어 있을 수 있다.

또한, 상기 제1 필터에 의한 상기 제1 색광 투과, 상기 제2 필터에 의한 상기 제2 색광 투과 및 상기 제3 필터에 의한 상기 제3 색광 투과가 교번적으로 이루어질 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 레이저 광원을 이용하는 영상기기에 대한 화이트밸런스 조정에 필요한 광학계들을 최소화시키면서도 광 효율은 극대화할 수 있게 된다.

특히, 레이저 영상기기에 Lamp 광원과 같이 각 파장 마다 다른 광학계를 구성, Beam combine 및 alignment 등의 문제점을 해소시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 Lamp 광원을 이용한 영상기기를 도시한 도면,
도 2는 본 발명이 적용가능한 레이저 영상기기의 일부를 개략적으로 도시한 도면,
도 3 내지 도 9는, 도 2에 도시된 색분리 광학계의 구현 예들을 도시한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명이 적용가능한 레이저 영상기기의 일부를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2에서 빗금친 부분이 본 실시예에 따른 화이트밸런스 조정 장치이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용가능한 레이저 영상기기는, 광원(100), 색분리 광학계(200), 수광소자(300) 및 분석 장치(400)를 포함한다.

광원(100)은 영상기기에 필요한 백색 광원을 백색 레이저로 생성하여 출사하는 레이저 광원이다.

색분리 광학계(200)은 광원(100)에서 출사되는 파장대 별로 분리한다. 색분리 광학계(200)에 의해 광원(100)에서 출사되는 백색 광은 3개의 색광들로 분리된다. 색분리 광학계(200)의 구성 및 구조에 대해서는, 도 3 내지 도 9를 참조하여 상세히 후술한다.

수광소자(300)는 색분리 광학계(200)에서 분리된 광들의 세기(파워)들을 각각 측정한다.

분석 장치(400)는 수광소자(300)에서 측정된 광들의 세기들을 기초로 광원(100)의 출력 세기를 제어하는 피드백을 통해, 화이트밸런스를 조정한다.

이하에서, 전술한 색분리 광학계(200)에 대해 도 3 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은, 도 2에 도시된 색분리 광학계(200)의 일 구현 예를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 색분리 광학계(200)는, 빔 스플리터(211), 포커싱 렌즈(212) 및 프리즘(213)을 포함한다.

빔 스플리터(211)는 광원(100)에서 출사되는 광의 일부(소량) 만을 반사하고, 대다수는 출사시킨다.

포커싱 렌즈(212)는 빔 스플리터(211)에서 반사된 광을 집광하여 프리즘(213)에 전달한다.

프리즘(213)은 빔 스플리터(211)에서 반사되어 포커싱 렌즈(212)를 통해 입사되는 광을 다수의 색광(다수의 파장)들로 분리하여, 수광소자(300)로 입사시킨다.

이에, 수광소자(300)는 프리즘(213)에서 분리된 색광들의 세기들을 각각 측정하여, 측정 결과를 분석 장치(400)에 전달한다.

도 3에 도시된 색분리 광학계(200)를 구성하는 빔 스플리터(211), 포커싱 렌즈(212) 및 프리즘(213)은 하나의 패키징을 통하여 정확한 정렬을 이루도록 하는 것이 중요하다.

도 4는, 도 2에 도시된 색분리 광학계(200)의 다른 구현 예를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 색분리 광학계(200)는, 빔 스플리터(221)와 이색성 필터들(222,223)을 포함한다.

빔 스플리터(221)는 광원(100)에서 출사되는 광의 일부(소량) 만을 반사하고, 대다수는 출사시킨다.

필터-1(222)은 빔 스플리터(221)에서 반사된 광 제1 파장의 색광을 반사하고, 나머지는 투과시킨다. 필터-1(222)에서 반사된 색광은 수광소자(300)에 입사된다.

필터-2(223)는 필터-1(222)에서 투과된 광 중 제2 파장의 색광을 반사하고, 나머지 제3 파장의 색광은 투과시킨다. 필터-2(222)에서 반사된 색광과 투과된 색광은 각각 수광소자(300)에 입사된다.

이에, 수광소자(300)는 필터들(222,223)을 통해 분리된 색광들의 세기들을 각각 측정하여, 측정 결과를 분석 장치(400)에 전달한다.

도 4에 도시된 색분리 광학계(200)를 구성하는 빔 스플리터(221)와 이색성 필터들(222,223)은 하나의 패키징을 통하여 정확한 정렬을 이루도록 하는 것이 중요하다.

도 5는, 도 2에 도시된 색분리 광학계(200)의 또 다른 구현 예를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 색분리 광학계(230)는 광원(100)에서 출사되는 광의 대다수는 출사시킨다.

그리고, 색분리 광학계(230)는 광원(100)에서 출사되는 광의 일부(소량)를 반사시키면서, 다수의 색광(다수의 파장)들로 분리한다. 즉, 색분리 광학계(230)는 파장별로 반사각을 다르게 조정한다.

색분리 광학계(230)에서 반사되면서 분리된 색광들은 각각의 수광소자(300)에 입사된다.

이에, 수광소자(300)는 색분리 광학계(230)에서 분리된 색광들의 세기들을 각각 측정하여, 측정 결과를 분석 장치(400)에 전달한다.

도 6은, 도 2에 도시된 색분리 광학계(200)의 또 다른 구현 예를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 색분리 광학계(200)는, 빔 스플리터(241)와 이색성 필터들(242)을 포함한다.

빔 스플리터(241)는 광원(100)에서 출사되는 광의 일부(소량) 만을 반사하고, 대다수는 출사시킨다.

필터들(242)은 빔 스플리터(221)에서 반사된 광에서 해당 파장의 색광들만을 투과시킨다. 구체적으로, 첫 번째 필터(242)는 제1 파장의 색광을 투과하고, 두 번째 필터(242)는 제2 파장의 색광을 투과하며, 세 번째 필터(242)는 제3 파장의 색광을 투과한다.

필터들(242)에서 투과된 색광들은 각각의 수광소자(300)에 입사된다. 이에, 수광소자(300)는 필터들(222,223)을 통해 분리된 색광들의 세기들을 각각 측정하여, 측정 결과를 분석 장치(400)에 전달한다.

도 6에 도시된 색분리 광학계(200)를 구성하는 빔 스플리터(241)와 이색성 필터들(242)은 하나의 패키징을 통하여 정확한 정렬을 이루도록 하는 것이 중요하다.

도 7은, 도 2에 도시된 색분리 광학계(200)의 또 다른 구현 예를 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 색분리 광학계(200)는, 빔 스플리터(251)와 이색성 필터들(252)을 포함한다.

도 7에 도시된 색분리 광학계(200)는, 이색성 필터들(252)이 해당 수광소자(300)의 입사면에 코팅되어 있다는 점에 특징이 있으며, 이 점에서 도 6에 도시된 색분리 광학계(200)와 차이가 있다.

도 8은, 도 2에 도시된 색분리 광학계(200)의 또 다른 구현 예를 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 색분리 광학계(200)는, 빔 스플리터(261), 회전형 이색성 필터들(262), 포커싱 렌즈(263)를 포함한다.

빔 스플리터(261)는 광원(100)에서 출사되는 광의 일부(소량) 만을 반사하고, 대다수는 출사시킨다.

도 9에는, 도 8에 도시된 필터들(262)을 상면에서 바라보면서 도시하였다. 도 9에 도시된 바와 같이, 필터들(262)은 회전하는 원판에 배치되어 있다. 원판의 회전에 의해, 빔 스플리터(221)에서 반사된 광은 한 순간에 1개의 필터(262)에 순차적으로 입사된다.

필터들(262)이 투과하는 색광들은 서로 상이하다. 구체적으로, 첫 번째 필터(262)는 제1 파장의 색광을 투과하고, 두 번째 필터(242)는 제2 파장의 색광을 투과하며, 세 번째 필터(242)는 제3 파장의 색광을 투과한다.

이에 따라, 필터들(262)에서는, '제1 파장의 색광 → 제2 파장의 색광 → 제3 파장의 색광 → 제1 파장의 색광 → .... ' 순으로 색광 투과가 교번적으로 이루어진다.

포커싱 렌즈(263)는 필터(262)에서 투과되는 광을 수광소자(300)의 입사면에 집광시킨다. 이에, 수광소자(300)는 입사되는 색광의 세기를 측정하여, 측정 결과를 분석 장치(400)에 전달한다. 필터(262)에서에서 한 순간에 하나의 색광이 투과되므로, 수광소자(300)는 하나로 구현할 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100 : 광원
200 : 색분리 광학계
300 : 수광소자
400 : 분석 장치

Claims (7)

1. 레이저 광원;
   상기 레이저 광원에서 출사되는 광을 분리하는 색분리 광학계;
   상기 색분리 광학계에서 분리된 광들의 세기들을 각각 측정하는 수광소자들; 및
   상기 수광소자들에서 측정된 세기들을 기초로 상기 레이저 광원을 제어하여, 화이트밸런스를 조정하는 분석 장치;를 포함하고,
   상기 색분리 광학계는,
   상기 레이저 광원에서 출사되는 광의 일부를 반사하는 빔 스플리터;
   상기 빔 스플리터에서 반사된 광에서 제1 색광을 투과하는 제1 필터;
   상기 빔 스플리터에서 반사된 광에서 제2 색광을 투과하는 제2 필터; 및
   상기 빔 스플리터에서 반사된 광에서 제3 색광을 투과하는 제3 필터;를 포함하고,
   상기 수광소자들은,
   상기 제1 필터에서 투과된 상기 제1 색광, 상기 제2 필터에서 투과된 상기 제2 색광 및 상기 제3 필터에서 투과된 상기 제3 색광의 세기들을 각각 측정하며,
   상기 제1 필터, 상기 제2 필터 및 상기 제3 필터는,
   상기 수광소자들의 입사면에 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 영상기기.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 색분리 광학계는,
   상기 레이저 광원에서 출사되는 광의 일부를 다수의 색광들로 분리하여 반사하는 것을 특징으로 하는 레이저 영상기기.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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